نگاه کلی به داده  OSM

بیایید چگونگی عملکرد OpenStreetMap را در نظر بگیریم. در این محیط، هزاران کاربر در سراسر جهان پیوسته چیزهایی به نقشه می‌افزایند یا آن را ویرایش می‌کنند. اما در پشت‌صحنه چه می‌گذرد؟

هنگامی که شما یا هر کاربر دیگری با استفاده از نرم‌افزار ویرایش مانند  JOSM یا iD در نقشه تغییراتی می‌دهید، این نرم‌افزار با سرور مرکزی OpenStreetMap  ارتباط برقرار کرده و این تغییرات را به اطلاع آن می‌رساند. در آن سرور (Server) یک پایگاه‌داده عظیم وجود دارد که تمام اطلاعات مکانی و خصوصیات مربوط به هر عارضه جغرافیایی در OpenStreetMap در آن قرار دارد.

از آنجا که OSM رایگان و آزاد است، هر کسی می‌تواند تمام داده این پایگاه‌داده را دانلود کند. با این حال، به دلیل حجم بسیار زیاد آن(حجم داده حتی زمانی که فشرده شود، بیش از ۳۰ گیگابایت است) کارکردن با تمامی داده به‌طور یکجا تقریباً غیرممکن است.

به دلیل این محدودیت، روش‌های مختلفی برای برون‌برد و استخراج داده‌ای که در این بخش پوشش داده می‌شود، وجود دارد. برون‌برد (export) به معنی تبدیل داده OpenStreetMap از قالب (format) بومی آن به فرمتی مثل XML که قالبی مناسب برای شما میباشد. این مورد اندکی با استخراج (extract) داده تفاوت دارد. استخراج به معنی گرفتن داده منطقه موردنظرتان است. این استخراج می‌تواند به این صورت هم باشد که عارضه‌های خاصی از یک منطقه را بیرون می‌کشید. به‌عبارتی در استخراج فقط گزیده‌ای از داده را برمی‌دارید. از این اصطلاحات در این بخش به‌وفور استفاده می‌کنیم، بنابراین مهم است که تفاوت آن‌ها را بدانید. این اصطلاحات اغلب به‌جای یکدیگر استفاده می‌شوند. در بخش داده OSM در این باره بیشتر خواهیم آموخت.

استفاده از داده مکانی (Geodata)

اگر شما کاربر باتجربه GIS نیستید، مهم است بدانید که نرم‌افزار ویرایش OSM  مانند JOSM چه فرقی با نرم‌افزار GIS مانند Quantum GIS و ArcGIS دارد.

ویرایشگرهایی مانند iD یا JOSM یک قابلیت اصلی دارند که آن را بسیار خوب انجام می‌دهند و آنهم ساده سازی فرایند ویرایش OpenStreetMap برای کاربران میباشد. اما این رابط کاربرها، نرم‌افزاری نیستند که برای تجزیه‌وتحلیل یا پرس‌وجوی داده به کار بروند و بهتر است این عملکردها به برنامه‌های دیگر واگذار شود. نرم‌افزار GIS، مانند نرم‌افزار آزاد و رایگان Quantum GIS (QGIS)  به کاربران اجازه می‌دهد نقشه‌هایی زیبا طراحی کنند، پرس‌وجوی داده و تجزیه‌وتحلیل داده و کارهای زیاد دیگری از این قبیل انجام دهند. با نرم‌افزار GIS همچنین می‌توان داده های مکانی را ویرایش کرد، اما ویرایش در محیط OpenStreetMap  با ویرایشگرهای اختصاصی OSM بسیار آسان‌تر است.

در بخش بعدی آموزش، نگاه دقیق‌تری به قالب‌های فایل وابسته به OpenStreetMap و به‌طور کلی قالب‌های مربوط به داده مکانی می‌اندازیم. سپس روش‌های مختلفی را برای دسترسی به داده OSM و دستکاری و تبدیل آن به انواع فایل ها را بررسی می‌کنیم.

گرفتن داده

سوال این بخش این است که چگونه میتوان داده موردنظرتان را در این محیط بگیرد؟ در این بخش، مروری می‌کنیم بر روش‌های مختلف برون‌بُرد داده های OSM . اما به خاطر داشته باشید که برای استفاده موثّر از داده، احتمالاً به نرم افزارهای تخصصی  GIS، مانند نرم‌افزار آزاد و رایگان Quantum GIS نیاز خواهید داشت.

OSM API

چیزی که فرآیند ویرایش OSM را ممکن ساخته API نام دارد. API اجازه می‌دهد نرم‌افزار ویرایشگر با سرور مرکزی ارتباط برقرار کند. به‌عنوان مثال، زمانی که از JOSM استفاده می‌کنید و منطقه‌ای را که می‌خواهید نقشه‌اش را بکشید انتخاب می‌نمایید، یک تماس از این API به سرور فرستاده می‌شود و تمام اطلاعات موجود در منطقه‌‌ای که انتخاب کرده‌اید درخواست می‌گردد.

هنگامی که داده را در JOSM دانلود می‌کنید، در واقع دارید داده یک منطقه خاص از دنیا را استخراج می‌نمایید. سپس این داده در قالب و فرمت ‎OSM برای شما ارسال می‌شود که بعدا می‌توانید آن را در JOSM ویرایش کنید. اگر داده را در محیط JOSM دانلود کنید و سپس آن را ذخیره کنید، می‌بینید که نوع فایل دریافتی با پسوند “ ‎ ” ‎.osm““ است.

قالب‌های فایل

همانند هرگونه داده‌ای، روش‌های مختلفی برای ذخیره‌سازی داده مکانی در یک کامپیوتر وجود دارد. می‌توان آن را در پایگاه‌داده ذخیره کرد، که یک سیستم تخصصی برای ذخیره و بازیابی داده است. بهتر است بدانید سیستم‌های پایگاه‌داده اختصاصی برای ذخیره‌سازی داده مکانی طراحی شده‌است. همچنین می‌توان آن را به‌صورت فایل‌های کامپیوتری سنتی ذخیره نمود، هرچند انواع مختلفی از قالب‌های فایل برای داده مکانی وجود دارد.

در این بخش، چندین روش ذخیره‌سازی داده های جغرافیایی را می‌آموزیم، توضیح می‌دهیم چگونه کار می‌کنند و معمولاً چگونه استفاده می‌شوند.

فایل‌های ‎.OSM

قالب فایل  osm‎. مخصوص محیط OpenStreetMap است. هیچ جای دیگری به این قالب بر نخواهید خورد. اگر تا به حال با استفاده از JOSM داده دانلود کرده و آن را در یک فایل ذخیره کرده باشید، ممکن است متوجه شده باشید که فایل با پسوند ‎ ” ‎.osm” ذخیره می‌شود. اگر کاربر GIS هستید، شاید متوجه شده باشید که بازکردن این فایل‌ها با استفاده از نرم‌افزاری مانند QGIS بسادگی قابل انجام نیست.

سوال اینست که چرا دادهOSM در قالبی ذخیره می‌شود که هیچ کس دیگری نمی‌تواند از آن براحتی استفاده کند؟ پاسخ این است که بسیاری از ‌قالب‌های داده مکانی برای پیش از دوران مدرن اینترنت هستند و برای دسترسی سریع و پرس‌وجوگیری همانند پرس‌وجو از یک پایگاه‌داده طراحی شده‌اند. از سوی دیگر، داده  OSM، طوری طراحی شده‌است که ارسال و دریافت آن از طریق اینترنت به‌راحتی و در قالبی استاندارد انجام شود. ازاین‌رو، فایل‌های ‎ ” ‎.osm” به زبان XML کدگذاری شده‌اند. این فایل‌ها داده های جغرافیایی را در قالبی ساختاریافته و مرتب در خود نگه می‌دارند. یک فایل ‎ ” ‎.osm” ساده را اگر در ویرایشگر متن باز کنید این‌گونه خواهد بود:

شکل 159- فایل‌های ‎ ” ‎.osm” به زبان XML

به‌دست‌آوردن داده در قالب ‎ ” ‎.osm” آسان است – هر بار که در JOSM داده دانلود می‌کنید، این کار را انجام می‌دهید. اما استفاده از این فایل‌ها برای تجزیه‌وتحلیل و طراحی نقشه آسان نیست. ازاین‌رو بهتر است که داده را به قالب دیگری تبدیل کنید یا آن را از جایی بگیرید که داده را برایتان تبدیل می‌کند.

همانطور که گفته شد، داده های خام OSM معمولاً در فایل‌های ‎ ” ‎.osm” ذخیره می‌شود، اما ممکن است فایل‌هایی ببینید که پسوند ‎.bz2 و ‎.pbf دارند. این‌ها اساساً همان فایل‌های ‎ ” ‎.osm” هستند که برای صرفه‌جویی در فضای ذخیره‌سازی، فشرده شده‌اند، که البته هنگام کار با فایل‌های داده بسیار حجیم، فوق‌العاده کاربردی و مفید هستند.

فایل‌های شیپ (Shapefiles)

shapefile  قالبی است که به‌طور گسترده برای ذخیره‌سازی داده های جغرافیایی بُرداری به کار می‌رود. این قالب را شرکت ESRI ساخته است. ESRI همان شرکت سازندهArcGIS (مجموعه‌ای از برنامه‌های محبوب GIS) است.

شیپ‌فایل در واقع مجموعه‌ای از چندین فایل مختلف است. به‌عنوان مثال، شیپ‌فایلی که حاوی داده ساختمان است ممکن است فایل‌هایی با پسوندهای زیر داشته باشد:

• buildings.shp
• buildings.shx
• buildings.dbf

شیپ‌فایل‌ها اغلب فایل‌های اضافه‌تری نیز دارند که حاوی اطلاعات دیگر هستند.

هر شیپ‌فایل باید فقط یک نوع عارضه (نقاط، خطوط یا پلیگون‌ها) را نگه دارد، و خصوصیات توصیفی هر عارضه در یک جدول نگهداری می‌شود. بر خلاف سیستم OpenStreetMap که در آن هر شی می‌تواند تعداد نامحدودی برچسب داشته باشد، خصوصیات عارضه‌ها در فایل‌های شیپ باید مطابق ساختار جدولی تعریف‌شده برای شیپ‌فایل‌ها باشد.

 

داده OpenStreetMap را می‌توان به شیپ‌فایل تبدیل کرد. وبسایت‌های مختلفی بصورت برخط فایل‌های شیپ تبدیل‌شده از داده OSM را ارائه می‌کنند.

پایگاه‌داده‌ها

انواع گوناگونی از اطلاعات در سیستم‌های پایگاه‌داده‌ای ذخیره می‌شوند که روشی منطقی برای سازماندهی و دسترسی به داده فراهم می‌کنند. داده مکانی نیز همان‌گونه است، گرچه پایگاه‌داده‌های مخصوص داده مکانی به‌طور تخصصی جهت فائق‌آمدن بر کارکردهای پیچیده‌ای که پرس‌وجوی داده مکانی مستلزم آن‌هاست، طراحی شده‌اند.

 

داده OpenStreetMap اغلب در یک پایگاه‌داده PostgreSQL با PostGIS extensions ذخیره می‌شود. این نوع پایگاه‌داده دسترسی سریع به داده را فراهم می‌کند و می‌توان به‌آسانی با Mapnik (نرم‌افزاری که تایلهای نقشه را برای نقشه‌های وبی تولید می‌کند) از آن استفاده کرد. چندین ابزار برای درون‌برد داده خام OSM به پایگاه‌داده PostgreSQL وجود دارد.

نوع دیگری از پایگاه‌داده SQLite است، که کارکردی مشابه با پایگاه‌داده PostgreSQL  ارائه می‌دهد. اما در این محیط، همه داده در یک فایل ذخیره می‌شود و نیازی به اجرای نرم‌افزار پایگاه‌داده ندارد.

گرفتن دادهOSM

هنگامی که می‌خواهید جدیدترین و به روزترین دادهOpenStreetMap را دریافت کنید، ساده‌ترین راه این است که گُزیده‌ای (extract) را از یک وبسایت دانلود کنید. سرویس‌های تحت وب مختلفی وجود دارد که گزیده‌های داده (data extracts) را برای منطقه انتخابی شما ارائه می‌کنند.

دانلود گزیده‌های داده

GeoFabrik

GeoFabrik  شرکتی است که تخصصش کار با OpenStreetMap است. این کمپانی گزیده‌های رایگان متنوعی را در قالب شیپ‌فایل و قالب داده های خام OSM در وبسایت دانلود خود ارائه می‌کنند. مزیت دانلود داده  GeoFabrik این است که داده های سرور آنها، بصورت روزانه بروزرسانی می‌شود و دانلود آنها آسان و قابل‌اطمینان است. یکی از معایب آن این است که داده ها در سرور این کمپانی بر اساس مرز کشورها استخراج شده است و همه کشورها در دسترس نیستند.

BBBike

کمپانیBBBike  شیپ‌فایل‌ها و قالب داده های خام OSM را برای شهرهای سراسر جهان فراهم می‌کند که هفته‌ای یک بار استخراج می‌شوند. در صورتی که دنبال گزیده‌های داده برای محدوده یک شهر هستید این سایت برایتان مفید است.

به یاد داشته باشید که عارضه‌ها در OpenStreetMap تعداد نامحدودی تگ «آزاد» دارند. اما شیپ‌فایل‌ها دارای صفاتی هستند که در تعداد محدودی ستون ذخیره شده‌اند. این یعنی هنگامی که داده OSM به فرمت شیپ‌فایل تبدیل می‌شود، فقط تگ‌های مشخص‌شده در جدول شیپ‌فایل در فایل خروجی گنجانده می‌شود. وبسایت‌هایی که در بالا نام بردیم، شیپ‌فایل‌ها را با مجموعه پیشفرضی از تگ‌های رایج ارائه می‌دهند، اما اگر می‌خواهید تگ‌های خاصی را استخراج کنید باید یکی از خدمات تخصصی‌تری را که در بخش بعد توضیح داده شده، استفاده کنید یا اینکه خودتان یاد بگیرید چگونه داده موردنیازتان را برون‌برد کنید.

گُزیده‌های شخصی‌سازی‌شده

برون‌بردهای HOT

گروه بشردوستانه OpenStreetMap سرویسی ایجاد کرده است که به کاربران اجازه می‌دهد منطقه موردنظرشان را استخراج کنند و همچنین از پیش‌تنظیم‌های JOSM استفاده کنند تا تگ‌های دلخواه را در فایل استخراج‌شده قرار دهند. این سرویس در همه کشورهایی که ابزار HOT در آنجا کار می‌کند از طریق سایت export.hot ” ‎ ” ‎.osm””org  در دسترس کاربران است.

 

BBBike

با استفاده از سرویس extract.bbbike.org  می‌توانید منطقه مورد نظر خود را از هر نقطه جهان انتخاب کنید. از معایب این سرویس این است که نمی‌توانید تگ‌های سفارشی انتخاب کنید و روی حجم داده دانلودی نیز محدودیت وجود دارد.

Overpass

Overpass یک API (Application Programming Interface  واسط برنامه‌سازی کاربردی) برای استخراج داده از یک کپی از داده ها به صورت فقط-خواندنی از پایگاه‌داده اصلی OpenStreetMap  است که می‌تواند تقریباً هر مقدار دلخواهی از داده را به شما ارائه دهد. با استفاده از یک زبان پرس‌وجو می‌توانید مشخص کنید که چه مجموعه‌داده‌ای را می‌خواهید به دست آورید. می‌توانید به‌طور مستقیم با تولید یک http-request یا از طریق واسط کاربری overpass turbo  این کار را انجام دهید.

Overpass Turbo

Overpass Turbo یک محیط پرس‌و‌جوساز تعاملی است که ابتدا باید روی منطقه مورد نظر خود در نقشه زوم کنید. سپس پرس‌و‌جوی خود را در قسمت سمت چپ صفحه وارد کنید و با استفاده از دکمه‌های بالای واسط کاربری مابقی کارهای لازم را انجام دهید. اگر به این زبان پرس‌وجو آشنایی ندارید، استفاده از دستیار پرس‌وجو (query wizard) باید نقطه شروع شما باشد. برای راهنمایی بیشتر، در Wiki OSM شرح کاملی از نحو (syntax) این زبان پرس‌وجو و همچنین مجموعه‌ای از مثال‌ها ارائه شده است.

همه داده‌ای که توسط پرس‌وجوی شما انتخاب شده‌است، روی نقشه برجسته می‌شوند که می‌توانید بعداً آن‌ها را تغییر دهید. سپس گزینه   Runرا بزنید تا داده های جستجو شده نمایش‌ داده شود. هنگامی که از خروجی جستجو راضی بودید، گزینه Export را بزنید .

 

اگر قصد دارید پرس‌وجوی دلخواهتان را طوری طراحی کنید تا به زیرمجموعه‌ای از داده یک منطقه بزرگ دسترسی داشته باشید، بهتر است این پرس‌وجو را در Overpass Turbo و روی یک منطقه کوچک آزمایش کنید و سپس آن را بهبود دهید. پس از کسب نتیجه دلخواه، می‌توانید زوم را به تمام منطقه موردنظرتان گسترش دهید و آدرس اینترنتی پرس‌وجوی ایجادشده را مستقیماً در API به کار ببرید. بخش بعدی چگونگی انجام این کار را توضیح می‌دهد.

Overpass API

Overpass API  سرویسی اختصاصی است که برای بهینه سازی فرایند پرس‌وجو (OpenStreetMap) توسعه داده شده است. با توجه به این بهینه‌سازی، این اپلیکیشن در مقایسه با API اصلی بسیار سریع عمل می‌کند و عملاً هیچ محدودیتی در میزان انتقال داده ندارد.

اگر URL یک پرس‌وجوی سالم برای ارسال درخواست HTTP به API Overpass دارید، با ابزاری مانند wget می‌توانید داده خام OSM را مستقیماً از سرور دانلود و ذخیره کنید. این  wget برای سیستم‌عامل‌های مختلف موجود است. قطعه‌کد زیر اسکریپتی برای bash shell (رایج در سیستم‌های Unix) است که تمام داده موجود در یک bounding box (کادر محصورکننده) مشخص را به دست می‌آورد:

echo lower left latituderead ll_latecho lower left longituderead ll_lonecho upper right latituderead ur_latecho upper_right longituderead ur_lonecho output fileread fileurl=”http://overpass-api.de/api/interpreter?data=(node($ll_lat,$ll_lon,$ur_lat,$ur_lon);<;rel(br););out meta;”wget -O $file “$url”

تفسیر این کد اسکریپتی در ادامه آورده شده است؛
node (…) همه نقطه‌های درون کادر محصورکننده را انتخاب می‌کند؛
دستور (full recurse up) همه عناصر والد را برمی‌گرداند، یعنی تمام راه‌های حاوی این گره‌ها و تمام رابطه‌های حاوی این گره‌ها و راه‌ها را انتخاب می‌کند؛
rel(br)  همه رابطه‌های والد برای رابطه‌هایی که تاکنون به دست آمده را انتخاب می‌کند (درغیراین‌صورت رابطه‌های master  به دست نمی‌آیند)

استفاده از داده OSM در QGIS

QGIS )که قبلاً Quantum GIS نام داشت) یک سیستم اطلاعات جغرافیاییِ همه‌کاره، متن‌باز و چندسکویی است. با  QGIS  هرزمان که بخواهید می‌توانید به داده OSM دسترسی داشته باشید، تگ‌های موردنظرتان را انتخاب کنید و به راحتی از آن‌ها در قالب‌های آسان‌کاربرد پایگاه‌داده SQLite یا Shapefile خروجی بگیرید.

در این فصل گام‌های لازم برای انجام این کار را طی می‌کنیم. فرض می‌کنیم که شما قبلاً QGIS 2.x را دانلود و نصب کرده‌اید. اگر اینطور نیست می‌توانید آن را از http://www.qgis.org/en/site/forusers/download.html دانلود کنید.

برای داشتن لایه‌های بروز و سفارشی موردنظرمان در QGIS ابتدا آخرین داده OSM را به صورت خام و در قالب ‎ ” ‎.osm” دریافت می‌کنیم. سپس، این داده را به فرمت قالب پایگاه‌داده SQLite تبدیل می‌کنیم که یک سیستم پایگاه‌داده سبک است و در یک فایل روی سیستم شما نگهداری می‌شود. در آخر، یک (یا چند) لایه‌ ایجاد می‌کنیم که فقط شامل انواع ویژگی‌ها و تگ‌هایی است که می‌خواهیم به آن دسترسی داشته باشیم. این لایه‌ها را می‌توان در QGIS به همان صورت که هست استفاده کرد، یا به صورت قالب دیگری مانند shapefile ذخیره کرد.

دستیابی به داده  OSM

اولین کاری که انجام می‌دهیم دریافت مقداری داده به روز از OSM است. می‌توانیم این کار را به طرق مختلف انجام دهیم. البته، درخواست داده از سرور OSM، همانطور که در ویرایشگر JOSM انجام می‌شود، محدود است و نمی‌توانیم حجم بسیار زیادی از داده خام را یکجا بیرون بکشیم. اما راه‌هایی برای دسترسی به مجموعه‌داده‌های بزرگ وجود دارد، همانگونه که در فصل‌های پیش در بخش دریافت داده  OSM و استفاده از Geofabrik و خروجی HOT توضیح داده شد.

در این راهنما از قابلیت درونی دانلود داده های OSM در QGIS استفاده می‌کنیم.

• QGIS را باز کنید و به مسیر  Vector ->‏ OpenStreetMap ->‏ Download Data…‎ بروید
• در اینجا می‌توانید از بین چندین گزینه انتخاب کنید. اگر هم‌اکنون پنجره شما منطقه‌ای را که می‌خواهید نشان می‌دهد، مربع کنار “از روی بوم نقشه” (From map canvas) را تیک بزنید. اگر قبلاً لایه‌ای با منطقه درست در QGIS  بارگذاری کرده‌اید، گزینه “از لایه” (From layer) را انتخاب کنید و لایه دلخواهتان را انتخاب کنید. در اینجا گزینه “دستی” (Manual) را انتخاب می‌کنیم و طول و عرض جغرافیایی را وارد می‌کنیم که درنتیجه این عمل، یک کادر محصورکننده در اطراف منطقه موردنظر ما ایجاد میشود. می‌توانید طول و عرض‌هایی را که می‌خواهید بنویسید اما به یاد داشته باشید که محدوده نمی‌تواند بیش از حد بزرگ باشد در غیر اینصورت نمی‌توانید همه داده را دانلود کنید.
• نام و مسیر فایل خروجی و قالب ‎ ” ‎.osm” را انتخاب کنید و روی OK کلیک کنید.
• هنگامی که دانلود کامل شود، پیغامی نشان داده می‌شود که روی «بستن» کلیک کنید تا از کادر محاوره‌ای دانلود خارج شوید.
• داده OSM اکنون در مسیری که مشخص کرده‌اید ذخیره خواهد شد.

این روش دسترسی به داده OSM همانند زمانی است که در JOSM یا در openstreetmap.org  دانلود می‌کنید. برای گزیده‌های بزرگ‌تر که حاوی داده های بروز باشد می‌توانید از سایت HOT export site  یا با استفاده از bbbike.org داده منطقه مورد نظر را دانلود کنید. به یاد داشته باشید که اگر یک فایل OSM فشرده را دانلود کنید، برای مراحل بعدی ابتدا باید آن را از حالت فشرده خارج کنید تا به قالب ‎ ” ‎.osm” برسید.

واردکردن داده به SQLite

اکنون باید فایل خام ‎ ” ‎.osm” خود را به پایگاه‌داده SQLite وارد کنیم.

• به مسیر  Vector ->‏ OpenStreetMap ->‏ Import Topology from XML…‎ بروید
• در خانه اول فایل ‎ ” ‎.osm” خود را انتخاب کنید.
• اگر مایل باشید می‌توانید نام فایل خروجی پایگاه‌داده را تغییر دهید.
• لازم است در این قسمت، تیک گزینه “ایجاد اتصال …” (…Create Connection) زده شده باشد.
• OK را بزنید.
• پس از اتمام Close را بزنید.

ایجاد لایه‌ها

در مرحله آخر، لایه‌هایی که در QGIS استفاده خواهد شد را تعریف و بر اساس نیازمان شخصی‌سازی می‌کنیم.

• به مسیر  Vector ->‏ OpenStreetMap ->‏ Export Topology to SpatiaLite…‎ بروید.
• در خانه اول، پایگاه‌داده‌ای که در مرحله قبلی ایجاد کردید را انتخاب کنید.
• در قسمت Export type، نوع ویژگی‌هایی را که می‌خواهید برایشان لایه ایجاد کنید، انتخاب کنید. در اینجا یک لایه از پلیگون‌ها (polygons) ایجاد می‌کنیم.

در صورت تمایل میتوانید نام لایه را ویرایش کنید.

با استفاده از قابلیت “تگ‌های صادرشده” (Exported tags) میتوانیم برچسب‌هایی را که می‌خواهیم در لایه خروجی ما وجود داشته باشند، را انتخاب ‌کنیم. این قابلیت این امکان را به ما میدهد که دقیقاً به همان داده‌ای که می‌خواهیم، دست یابیم.

• بر روی گزینه Load from DB کلیک کنید تا لیستی از تمام تگ‌های موجود در پایگاه‌داده را مشاهده کنید. در صورت نیاز، اندازه پنجره را با کشیدن گوشه آن گسترش دهید. می‌توانید تمام برچسب‌های موجود در این داده و همچنین تعداد ویژگی‌های دارنده هر برچسب را مشاهده کنید.
• مربع کنار برچسب‌هایی که می‌خواهید را تیک بزنید. در اینجا چند تا از ویژگی‌هایی را انتخاب خواهیم کرد که برای پلیگون‌هایی که ساختمان‌ها را نشان می‌دهند مفید خواهد بود.

وقتی که این کار تمام شد، روی OK کلیک کنید. کادر را ببندید نتیجتا ،لایه شما به صورت خودکار اضافه میشود.

بر روی لایه افزوده شد، کلیک‌راست و روی Open Table Attribute کلیک کنید.

می‌بینید که جدولی داریم که فقط شامل خصوصیاتی است که انتخاب کردیم.

توجه داشته باشید، ما یک لایه فقط از ساختمان‌ها ایجاد نکرده‌ایم. بلکه، لایه‌ای از تمام پلیگون‌های داده اصلی ساخته‌ایم، اما فقط شامل برچسب‌هایی است که انتخاب کردیم. برای اینکه فقط ساختمان‌ها نمایش یابند، باید این لایه را پالایش کنیم. برای این منظور باید پرس‌وجویی را اجرا کنیم که فقط پلیگون‌های دارای building=yes را نگه دارد.

PostgreSQL و PostGIS

در این قسمت از آموزش لازم است، از قبلPostgreSQL را روی ویندوز راه‌اندازی کرده باشیم و چگونگی ایجاد یک پایگاه‌داده را که بتواند داده مکانی را ذخیره کند، را بدانیم. ما در این بخش از آموزش از نرم‌افزار منبع‌باز GIS، یعنی QGIS، استفاده خواهیم کرد. بنابراین اگر قبلاً با آن آشنایی دارید، بشما کمک خوبی میکند. در قسمت بعد خواهیم دید چگونه دادهOpenStreetMap  را به پایگاه‌داده PostgreSQL درون‌برد کنیم.

osm2pgsql

پس از اینکه Postgresql را همراه با PostGIS در ویندوز راه‌اندازی کردیم و توانستیم یک پایگاه‌داده را در آن محیط ایجاد کنیم ، میتوانیم ادامه مراحل را برای آوردن داده OpenStreetMap در یک پایگاه‌داده انجام دهیم. در این مرحله، می‌توانید داده را در قالب شیپ‌فایل دریافت کنید و از بارگذار شیپ‌فایل استفاده کنید. اما این کار شاید موجب شود تمام داده موردنظرتان را به دست نیاورید. در این فصل خواهیم آموخت چگونه از osm2pgsql  برای اینکار استفاده کنیم. osm2pgsql یک برنامه با خط فرمان برای بارکردن داده های خام OSM در پایگاه‌داده PostGIS است.

مراحل راه‌اندازی osm2pgsql را در ویندوز طی می‌کنیم، هرچند همین مراحل در سیستم‌عامل‌های دیگر تقریباً مشابه است. پیشفرض ما این است که پایگاه‌داده(های) PostGIS خود را درست تنظیم کرده‌اید.

گرفتن osm2pgsql

برای دانلود نسخه ویندوز osm2pgsql، با مرورگر وب خود به مسیر زیر بروید

http://wiki.openstreetmap.org/wiki/Osm2pgsql#Windows

 

• فایل با نام osm2pgsql.zip را دانلود کنید.
• فایل زیپ را روی رایانه خود استخراج کنید. پوشه استخراج‌شده را به مسیری منتقل کنید که بعداً آن را جابه‌جا نکنید، زیرا می‌خواهیم مکان آن را به path سیستم اضافه کنیم.
• در پوشه  osm2pgsql که از زیپ خارج کردید، فایلی به نام osm2pgsql.exe وجود دارد. این برنامه‌ای است که برای درون‌برد (Import) داده اجرایش می‌کنیم، اما برای اینکه ویندوز بتواند آن را پیدا کند، باید محل آن را به system path  اضافه کنیم. برای اینکار، روی منوی شروع  در ویندوزکلیک کنید و بنویسید system path
• در فضای باز شده، باید گزینه‌ای با نام Edit the system environment variables ببینید. روی آن کلیک کنید.
• روی دکمه Environment Variables کلیک کنید.
• در پایین صفحه متغیری با نام Path را پیدا کنید و روی گزینه Edit…‎ کلیک کنید.
• در این قسمت، باید پوشه حاوی osm2pgsql.exe را به متغیر Path اضافه کنید.
• یک semicolon نیز به انتهای پوشه قبلی اضافه کنید و سپس مسیر پوشه  osm2pgsql.exe را تایپ کنید. برای مثال، اگر پوشه osm2pgsql  را مستقیماً در دایرکتوری C:\ قرار داده‌اید، مسیر آن به صورت زیر خواهد بود:

C:\osm2pgsql\Win32

• برای ذخیره تنظیمات جدید پی‌درپی روی OK کلیک کنید.
• osm2pgsql  حالا باید کار کند. بیایید امتحان کنیم.
• اعلان فرمان ویندوز (Windows Command Prompt) را باز کنید. این کار را با کلیک روی منوی شروع و تایپ cmd  انجام دهید. برنامه Command Prompt نمایش داده می‌شود و می‌توانید Enter را فشار دهید یا روی آن کلیک کنید.

• در خط فرمان CMD دستور زیر را، تایپ کنید:

osm2pgsql

• اگر همه‌چیز درست کار کند، باید پیامی شبیه به این دریافت کنید:
• اگر پیام هشداری مانند این نمی‌بینید و می‌گوید که نمی‌تواند برنامه osm2pgsql را پیدا کند، ممکن است متغیر Path را اشتباه وارد کرده باشید.

گرفتن داده خام OSM

قبل از اینکه بتوانیم  osm2pgsql اجرا کنیم، نیاز به مقداری داده خام OSM برای درون‌برد به یک پایگاه‌داده داریم. اگر از قبل یک فایل ‎ ” ‎.osm”  ندارید، می‌توانید فایلی را از مسیر https://download.bbbike.org/osm/bbbike/  دانلود کنید. این سایت میزبان بسیاری از فایل‌های استخراج‌شده  OSM برای شهرهای مختلف است. یک شهر را پیدا کنید و فایل PBF  آن را دانلود کنید. فایل‌های PBF نسخه فشرده‌شده فایل‌های معمولی ‎ ” ‎.osm” هستند. اگر داده  خام منطقه  دیگری را بخواهید، می‌توانید از هر سرویس استخراجگر دیگری که در قسمت آموزش گرفتن داده به آنها اشاره شده است، استفاده کنید.

گرفتن فایل (Style)

osm2pgsql  نیاز به استفاده از یک فایل Style سفارشی دارد تا تعیین کند هنگام درون‌برد در پایگاه‌داده کدام برچسب‌ها شامل شوند.

درون‌برد داده

رابط کاربری PgAdmin III  را باز کنید و همان‌طور که از قبل میدانید، یک پایگاه‌داده  جدید به نام osm  بسازید. برای درون‌برد داده به این پایگاه داده، برنامه osm2pgsql  را از طریق خط فرمان در CMD اجرا می‌کنیم.

• روی منوی شروع کلیک کنید و بنویسید cmd و Enter را بزنید تا Command Prompt باز شود.

در اینجا برنامه osm2pgsql  را با چندین گزینه اجرا خواهیم کرد. حداقل موارد زیر را باید به برنامه بدهیم:

• محل فایل داده  OSM
• نام پایگاه‌داده و نام کاربری پایگاه‌داده
• فایل سبک (style) که تعیین می‌کند چه برچسب‌هایی از OSM به پایگاه‌داده درون‌برد خواهد شد

فایل OSM خود را در دایرکتوری C:\  قرار داده‌ایم تا کار را آسان‌تر کنیم.

• دستور زیر را وارد کنید، فقط محل فایل OSM و فایل سبک را با مسیر فایل‌های خود در کامپیوتر خود جایگزین کنید.

osm2pgsql -c -d osm -U postgres -H localhost -S C:\default.style C:\bangkok. ” ‎ ” ‎.osm””pbf

• Enter را بزنید، اگر همه‌چیز خوب پیش برود، فرآیند باید شروع شود. ممکن است چند دقیقه طول بکشد تا تمام داده در پایگاه‌داده بار شود.
• اگر فایل خام OSMتان بزرگ است، شاید لازم باشد حافظه بیشتری به پردازنده osm2pgsql اختصاص دهید. برای این منظور، عبارت زیر را به فرمان اضافه کنید:

·        –cache 600

آزمایش‌کردن

می‌توانیم آزمایش کنیم که فرآیند درون‌برد موفق بوده و داده پایگاه‌داده‌مان را با استفاده از QGIS مشاهده کنیم.

• QGIS را باز کنید و روی دکمه Add PostGIS Layers کلیک کنید.

• در قسمت Connections در بالا، روی New کلیک کنید.
• به اتصال جدید یک نام بدهید. در قسمت database بنویسیدosm ( نام پایگاه داده‌تان).
• نام کاربری postgres و گذرواژه خود را در زیر وارد کنید.
• روی OK کلیک کنید تا تنظیمات اتصال ذخیره شود. سپس برای اتصال به سرور PostgreSQL روی Connect کلیک کنید.
• در کنار public کلیک کنید تا همه لایه‌های (جداول) پایگاه‌داده خود را ببینید. توجه کنید که osm2pgsql برای انواع مختلف اشیا – نقطه‌ها، خط‌ها و پلیگون‌ها – یک جدول جداگانه ایجاد می‌کند. یک جدول نیز برای جاده‌ها ایجاد می‌کند که فقط شامل جاده‌های اصلی است.
• یک یا چند لایه را انتخاب کنید و روی Add (افزودن) کلیک کنید. در صورت درخواست، WGS84 را به‌عنوان CRS  انتخاب کنید.
• اگر همه‌چیز موفقیت‌آمیز باشد، خواهید دید که لایه‌هایی که انتخاب کرده‌اید در QGIS نمایش داده می‌شوند.

 

کار با داده با استفاده از  Osmosis

Osmosis یک ابزار خط فرمان قدرتمند برای دستکاری و پردازش داده های خام ‎ ” ‎.osm” است. از این ابزار اغلب برای پردازش فایل‌های بزرگ داده، تقسیم فایل‌های OSM به قطعات کوچک‌تر و اضافه‌کردن یک بسته تغییر (changeset) برای به‌روزرسانی فایل موجود استفاده می‌شود.

توابع بسیار زیادی در Osmosis وجود دارند و می‌توانید جزئیات هر یک را در ویکی بخوانید. این بخش از آموزش به معرفی Osmosis، نصب آن روی ویندوز و استفاده از یک فرمان مقدماتی Osmosis می‌پردازد.

Osmosis را نصب کنید

مانند osm2pgsql در فصل قبل، باید osmosis را دانلود و راه‌اندازی کنیم تا بتوانیم آن را از خط فرمان cmd اجرا کنیم. فرآیند این کار بسیار شبیه osm2pgsql خواهد بود.

همچنین به مقداری داده  خام OSM نیاز دارید تا با آن کار کنید. اگر می‌خواهید مثال‌های این فصل را دنبال کنید، فایل نمونه را دانلود کنید. همچنین می‌توانید از هر فایل خام داده به انتخاب خودتان استفاده کنید.

برای دانلود و آماده‌سازی Osmosis مراحل زیر را دنبال کنید:

• ابتدا، Osmosis را از اینترنت دانلود کنید.
• پوشه را از حالت فشرده خارج کنید و آن را در جایی از سیستم که جابه‌جا نمی‌شود قرار دهید. باید مکان آن را به system path اضافه کنیم تا بتوانیم آن را از خط فرمان اجرا نماییم.
• روی منوی شروع کلیک کنید و بنویسید: system path
• باید گزینه‌ای با نام  Edit the system environment variables(ویرایش متغیرهای محیطی سیستم) ببینید. روی آن کلیک کنید.

• روی دکمهEnvironment Variables (متغیرهای محیطی) کلیک کنید.

• در پایین، متغیری با نام path را پیدا کنید و روی Edit…‎ (ویرایش…) کلیک کنید.
• باید پوشه‌ای که osmosis.bat در آن قرار دارد را به متغیر Path اضافه کنید.
• یک سمی‌کالن به انتهای پوشه قبلی اضافه کنید و سپس مسیر کامل پوشه Osmosis را تایپ کنید. برای مثال، اگر پوشه osmosis-latest را مستقیماً در پوشه C:\ گذاشته‌اید، مسیر آن می‌شود:

C:\osmosis-latest\bin

• چند بار OK را بزنید تا تنظیمات جدید ذخیره شود.
• اکنون باید osmosis  کار کند. بیایید آن را بررسی کنیم.
• Windows Command Prompt (اعلان فرمان ویندوز) را باز کنید. این کار را با کلیک روی منوی شروع و تایپ‌کردن cmd  انجام دهید. برنامه اعلان فرمان ظاهر می‌شود و می‌توانید Enter را فشار دهید یا روی آن کلیک کنید.

• در خط فرمان عبارت زیر را تایپ کنید

osmosis

• اگر همه‌چیز درست کار کند، باید پیامی شبیه به این دریافت کنید:
• اگر چنین خروجی‌ای ندیدید و سیستم پیغام میدهد که نمی‌تواند برنامهosmosis  را پیدا کند، ممکن است متغیر Path را اشتباه وارد کرده باشید.

 

 

 

 

فاز پیاده­سازی VGI

 

رئوس مطالب فصل سوم؛ فاز پیاده‌سازی VGI

 

• فاز پیاده‌سازی VGI
• نحوه ساخت سرویس فراداده داده­های VGI در کاتالوگ سرویس ژئوپورتال سازمان نقشه‌برداری کشور
• نمونه پیاده‌سازی شده VGI در بستر ژپورتال سازمان نقشه‌برداری کشور
• ویرایش عوارض توسط کاربران

 

 

فاز پیاده‌سازی VGI

در مرحله پیاده‌سازی، باید سازوکاری برای اجرا و به‌کارگیری VGI در پورتال در نظر گرفته شود. بدین منظور مشابه با سایر بسترهای اطلاعات مکانی مبتنی بر اطلاعات مردم‌گستر، همچون OSM و google map ابزارهای تولید محتوی توسط کاربران در سایت ایجاد و در دسترس کاربران قرار می‌گیرد.

با بررسی نحوه عملکرد سایت OSM، مشخص می‌شود که این سایت ابزارهای ویراش نقشه را برای کاربران بر اساس کاربران دستگاه‌های همراه و کاربران استفاده‌کننده از دستگاه‌های دسکتاپ در نظر گرفته است. در این سایت‌ها با بهره‌گیری از همکاری کاربران داوطلب، می‌توان با استفاده از ابزارهای مختلفی همچون GPS برای کاربران موبایل، تصاویر ماهواره‌ای و پردازش آن‌ها، شناخت کاربران از مکان‌ها و ندرتاً به‌کارگیری ادوات نقشه‌برداری نیز برای کاربران دسکتاپ به به‌روزرسانی نقشه‌های پایه پرداخت.

در حالت کاربران دسکتاپ، کاربران با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در پس‌زمینه نقشه و با تکیه‌بر شناخت از منطقه می‌توانند از ابزارهای ترسیمی موجود برای ویرایش نقشه استفاده کرده و به‌طور هم‌زمان، اطلاعات توصیفی را نیز تغییر و یا اضافه کنند.

در حالتی که کاربران با دستگاه‌های مجهز به سیستم GPS به سامانه متصل شده، با استفاده از اطلاعاتی که از ردیابی  GPS[1]کاربران به‌دست‌آمده و این نتایج در سامانه بارگزاری شود،  هندسه مناطق تحت حرکت و پیمایش کاربر قابل ویرایش و تغییر می‌باشد.

 

 

همان‌طور که مشخص است، خطوط صورتی‌رنگ نتیجه برگزاری GPS Trace یک کاربر بوده که در حین حرکت در مسیر موردنظر برداشت‌شده است، سایر کاربران می‌توانند این مسیر را مطابق با خط برداشت منتج از خط ردیابی GPS این کاربر را ویرایش کرده و به‌صورت هم‌زمان با داشتن تصویر ماهواره‌ای در پس‌زمینه دقت آن را نیز چک کنند.

 

در هر دو حالت، پس از ارسال داده تولیدشده توسط کاربر به سمت سرور، در سمت مخزن سرور، پس از اعتبارسنجی از سمت مسئولین سامانه، داده مجوز انتشار گرفته و پس از چند ساعت بر روی شبکه قابل‌دسترسی برای سایر کاربران خواهد شد.

 

نحوه ساخت سرویس فراداده داده­های VGI در کاتالوگ سرویس ژئوپورتال سازمان نقشه‌برداری کشور

رویکردهای مختلفی را می­توان به‌عنوان ورود داده­های VGI درون مخازن فراداده­های کاتالوگ سرویس­ها در نظر گرفت. در این راستا، یک رویکرد می­تواند ساخت سرویس داده­های VGI بر روی وب بوده و سپس با توجه به شناختی که از داده­های تولیدی و گزارش فنی آن‌ها موجود است، وظیفه ایجاد فراداده و قرار دادن آن در کاتالوگ سرویس بر عهده شخصی مثل مسئول سامانه باشد. بدین ترتیب، داده­های مکانی تولیدشده توسط کاربران داوطلب به‌صورت سرویس­های WMS ساخته می‌شود و فراداده آن‌ها در مرحله بعد توسط مسئولین یا مسئولین سامانه ایجاد و ثبت می­شوند. رویکرد دیگر می­تواند بدین نحو باشد که کاربران سامانه به‌صورت هم‌زمان هم داده مکانی را برداشت کرده و هم از طریق رابط کاربری از پیش طراحی‌شده، اقلام فراداده مرتبط را نیز پر کند و مستقیماً سرویس فراداده محصول خود را در کاتالوگ سرویس ثبت نماید.

در هردو راه‌کار فوق، مزایا و معایبی وجود دارد. درراه کار اول، با درگیر نکردن کاربران داوطلب و نوعاً غیر کارشناس در فرایند نسبتاً وقت­گیر و پیچیده تولید فراداده، می­توان انتظار همکاری بهتری را از این نوع کاربران از جهت سادگی کار داشت، ولی درعین‌حال ممکن است کاربر در حین برداشت داده مکانی در عملیات میدانی بتواند از عهده انتقال اطلاعات توصیفی داده بهتر بربیاید نسبت به حالتی که مسئول با توجه به شناخت ذهنی خود از داده، فراداده­ها ایجاد کند.

در رویکرد دوم، اگرچه کاربر به‌صورت هم‌زمان می‌تواند هم سرویس­های مکانی و هم سرویس­های فراداده را تولید و بارگذاری کند، اما ممکن است به دلیل عدم تسلط بر استانداردهای فراداده، اقلام را به‌درستی نشناخته و یا پروسه وقت­گیر تولید فراداده، از انگیزه همکاری وی بکاهد. ضمن اینکه در این حالت، با توجه به ویژگی‌های امنیتی و پشتیبانی فنی کاتالوگ سرویس­ها، ممکن است با خطاهای سهوی کاربران، سامانه درگیر باگ‌های امنیتی و نرم­افزاری نیز شود.

نمونه پیاده‌سازی شده VGI در بستر ژپورتال سازمان نقشه‌برداری کشور

به‌منظور حصول این هدف، در پورتال سازمان نقشه‌برداری کشور، پروژه‌ای در خصوص VGI تعریف‌شده است تا از طریق آن کاربران مختلف با افزودن اطلاعات خود به نقشه OpenStreetMap  که به‌صورت پیش‌فرض بر روی پورتال قرارگرفته است، بتوانند بر ارزش اطلاعاتی آن بیفزایند. با این روش با به‌کارگیری مشارکت کاربران مختلف، داده‌های مکانی توسط کاربران مختلف جمع­آوری و تولیدشده و در اختیار سایر کاربران قرار می‌گیرد.

در پیاده‌سازی VGI در پورتال سازمان نقشه‌برداری کشور دو حالت در نظر گرفته‌شده است. حالت اول برای کاربران ویرایش کننده است که این کاربران می‌توانند پیشنهاد اضافه شدن عارضه، ویرایش و یا حذف عارضه را بدهند. حالت دوم کاربران مسئول است که در مورد عارضه‌های پیشنهادی قضاوت خواهند کرد و عارضه صحیح را به‌عنوان عارضه درست در لایه اصلی قرار خواهند داد. بدین منظور در قسمت اول ویرایش عوارض توسط کاربران توضیح داده خواهد شد.

ویرایش عوارض توسط کاربران

ویرایش عوارض

چگونگی نحوه ویرایش عوارض توسط کاربران  به ترتیب ذیل آورده شده است:

با کلیک بر روی دکمه “ویرایش” مطابق شکل 4 و در پورتال مکانی سازمان نقشه‌برداری، صفحه نقشه نمایش مطابق شکل 5  داده خواهد شد.

 

در این صفحه در منوی سمت راست درشکل6 با استفاده از دو گزینه “ویرایش عارضه” و “جستجوی عوارض تغییریافته”، کاربر می‌تواند بر اساس شواهد عینی خود بر روی نقشه زمینه، عارضه‌ای را تغییر داده و یا اضافه نماید. در این صفحه در منوی سمت راست با استفاده از دو گزینه “ویرایش عارضه” و “جستجوی عوارض تغییریافته”، کاربر می‌تواند بر اساس شواهد عینی خود بر روی نقشه زمینه، عارضه‌ای را تغییر داده و یا اضافه نماید.

هر یک از گزینه‌های “ویرایش عوارض” و “جستجوی عوارض تغییریافته” مانند شکل7 شامل زیرمجموعه‌ای از گزینه‌های دیگر نیز می‌باشند.

 

به‌منظور ویرایش عارضه ، لازم است تا کاربر در ابتدا بر روی دکمه “انتخاب عارضه از روی نقشه” کلیک نماید،  در این صورت باکسی در پایین صفحه مطابق شکل 8 نمایش داده می‌شود که شامل دکمه‌های “تغییر هندسه”، “پایان ویرایش”، “ارسال اطلاعات”، “حذف عارضه” و “اتمام ویرایش” است و کاربر با انتخاب هرکدام از این آیکنها می‌تواند پروسه تغییر عوارض موجود، حذف آن‌ها و یا افزودن اطلاعات جدید را انجام دهد. لازم به ذکر است همان‌طور که قبلاً بیان شد در این رویکرد، صحت سنجی هرگونه تغییرات ایجادشده توسط کاربران، در مراحل بعدی  به‌صورت دستی و توسط مسئول انجام خواهد شد که جزئیات و توضیحات این فرایند در نمونه پایلوت اجراشده درون ژئوپورتال ملی سازمان نقشه‌برداری در بخش ارزیابی صحت آورده می‌شود.

 

[1] GPS trace